JP2521117B2 - 空調制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 空調機の運転を制御する装置に係り、 室内の熱エネルギー的特性が大幅に変化する場合に
も、自動的に空調制御を最適化することができる空調制
御装置を提供することを目的とし、 予め定められた運転モードに応じて周期的に空調機を
制御する空調制御装置において、前回制御時の運転モー
ドと、前回制御時からの室温の変化を示す前回変化値
と、室温設定値と室温測定値とから定められる室温変化
の目標値との条件に対応して複数の運転モードを記憶す
る制御テーブルと、該条件に対応して各運転モード実行
結果の室温変化値を保持してそれぞれの運転モード実行
ごとに該変化値を更新するデータ記憶部と、該条件にお
ける目標値に最も近い室温変化値を与える運転モードを
選択して前記制御テーブルにおける対応する運転モード
を更新する制御テーブル評価部とを具え、制御実行ごと
に今回の該条件に応じて前記制御テーブルから選択され
た運転モードによって空調機を制御することによって構
成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は空調機の運転を制御する装置に係り、特に空
調機の運転制御内容を自動的に最適化することができる
空調制御装置に関するものである。

ビル等の空調を制御する空調制御装置における制御特
性は、室内の熱エネルギー的特性によって左右される
が、この室内の熱エネルギー的特性は必ずしも一定なも
のではなく、変化することがある。

すなわち部屋の方位，建築材料，照明設備等は建物が
築造された時点でほぼ固定化されるが、建築完了後の熱
源の搬入，部屋の可動仕切りの設置，人の出入りの増
減，カーテンの設置等によって、室内の温度変化，熱容
量や吸熱応答係数の変化すなわち室内の熱エネルギー的
特性が変化する。

この際室内の構造や利用の仕方の変化によって、室内
の熱エネルギー的特性が大幅に変化し、かつ変化後の状
態が長期にわたって持続する場合には、その熱エネルギ
ー的特性の変化に追随して、空調機を最適な運転状態に
制御できることが必要である。

空調制御装置は、その運転制御内容を室内の熱エネル
ギー的特性の変化に自動的に追随させて、常に最適な運
転状態に保ち得るものであることが要望される。

〔従来の技術〕

従来、空調機を自動制御する方法としては、次の２つ
の方法が一般に用いられている。

（１） 室温の温度設定値との差を検出して、これによ
って空調機を制御する方法。

（２） 季節，曜日，時刻，室内利用計画等に応じて、
予め設定されている空調機運転スケジュールによって制
御する方法。

このうち（１）の方法は、室温と設定値との差をバイ
メタル等によって検出し、室温がある幅をもって設定さ
れている設定値を外れたとき空調機から熱供給を開始
し、室温が設定値内になったとき熱供給を停止する方法
であって、従来から広く採用されているものである。

また（２）の方法は、省エネ化と空調設備の運転効率
の向上を図るため、空調制御に計算機を導入して制御を
行うもので、主にビルの空調制御等に利用されている。
すなわちこの場合は、季節，曜日，時刻，室内利用の有
無等に応じて、予め建物の熱エネルギー的特性を考慮し
て室内の熱負荷を算出し、これに基づいて空調機の運転
スケジュールを作成して空調機用計算機に記憶させてお
き、この運転スケジュールに基づいて空調機を自動制御
するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

空調を行うべき室内における、熱エネルギー的特性の
変動範囲が小さい場合の空調機の制御方法としては、上
述の（１），（２）のいずれの方法で十分である。しか
しながら、室内の温度や熱エネルギー的特性が大きく変
化し、かつ変化後の状態が長期間継続する場合には、次
のような種々の問題を生じる。

すなわち（１）の方法では、瞬時の温度測定値と設定
値との温度変位のみによって制御を行うので、設定値か
ら外れる場合が生じやすく、また設定値の範囲内に入る
までの時間も不安定である。さらに設定値の範囲内に入
るまでに、同じ試行錯誤をその都度繰り返すので、空調
機の制御のための設備は簡潔で安価であるが、運転経費
の面では経済的でない。

また（２）の方法では予測計算が前提となるため、熱
エネルギー的特性が一時的に変化する場合はよいとして
も、変化後の状態が継続する場合には、その時点で再度
計算を行って運転スケジュールの内容を変更しなければ
ならないので、熱エネルギー的特性が大幅に変化するよ
うな室内の空調制御には実用的でない。

本発明はこのような従来技術の課題を解決しようとす
るものであって、空調設備において対象とする室内の熱
エネルギー的特性が大幅に変化する場合にも、自動的に
空調制御を最適化することができる空調制御装置を提供
することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理的構成を示したものであって、
予め定められた運転モードに応じて周期的に空調機を制
御する空調制御装置において、制御テーブル６と、デー
タ記憶部８と、制御テーブル評価部９とを具え、制御実
行ごとに前回の運転モートと、室温の前回変化値と、室
温変化の目標値との条件に応じて制御テーブル６から選
択された運転モードによって空調機を制御するものであ
る。

制御テーブル６は、前回制御時の運転モードと、前回
制御時からの室温の変化を示す前回変化値と、室温設定
値と室温測定値とから定められる室温変化の目標値との
条件に対応して複数の運転モードを記憶するものであ
る。

データ記憶部８は、該条件に対応して各運転モード実
行結果の室温変化値を保持してそれぞれの運転モード実
行ごとに該変化値を変更するものである。

制御テーブル評価部９は、該条件における目標値に最
も近い室温変化値を与える運転モードを選択して前記制
御テーブル６における対応する運転モードを更新するも
のである。

〔作 用〕

本発明の空調制御装置においては、案内の熱エネルギ
ー的特性の変化に追随して空調機制御テーブルを最適化
するために、制御結果の測定と評価を行いその結果に基
づいて運転制御テーブルを更新する。

第２図に示すように現在時刻ｉにおいて、外部に設
けられた設定値設定部において設定された温度の設定値
（ts）等を設定値入力部１を経て読み取り、外部に設け
られた測定器において測定された温度の測定値（t3）等
を測定値入力部２を経て読み取る。そしてこれらの値と
定数テーブル10に格納されている定数とを用いて、目標
値演算部4aにおいて演算を行って、点線で示すように次
の時刻ｉ＋１までの単位時間内に所定の室温t1まで変化
させようとする場合の室温の変化値（t1−t3）によって
目標値Δtoを算出する。また変化値演算部4bにおいて前
回測定値記憶部3aに記憶されている前回の時刻ｉ−１に
おける室温t2から現在時刻ｉまでの単位時間における室
温の変化値（t3−t2）によって前回変化値Δtiを算出す
る。

次に運転モード選択部５において、目標値Δto,前回
変化値Δtiおよび前回運転モード記憶部3bに記憶されて
いる時刻ｉ−１における運転モードすなわち前回運転モ
ードMi−１を条件として、制御テーブル６から運転モー
ドMiを選択して、制御出力部７へ出力する。これによっ
て空調機の運転が行われて、実線で示すように次の時刻
ｉ＋１において室温t4となり、時刻ｉからの室温の変化
値すなわち室温変化値Δtrが得られたとする。

一方、空調機の制御とは別に、制御の条件とそれに
よる制御結果とをデータ記憶部８において記憶し、制御
テーブル評価部９においてそのデータの評価を行う。

前回の時刻ｉ−１における運転モードMi−１と、これ
によって時刻ｉまでに生じた室温の変化すなわち前回変
化値Δti,時刻ｉにおける目標値Δtoを条件として、各
運転モードMiの実行結果生じた時刻ｉ＋１までの今回の
室温変化率Δt riをデータ記憶部８において記憶し、各
運転モードMiの実行ごとに対応する室温変化値Δt riを
更新する。

また同じ条件で時刻ｉから時刻ｉ＋１までの制御結果
が目標値Δtoに最も近くなる運転モードをデータ記憶部
８から抽出して、制御テーブル６に登録されている対応
する条件の運転モードをその運転モードに更新する。デ
ータ記憶部８にまだ十分データが蓄積されていないとき
は、推奨するモードを登録する。

こうして同様の条件が次に発生した場合には、更新
された運転モードが実行されるとともに、実行結果をデ
ータ記憶部８に記憶し、に説明したように実行内容の
評価と制御テーブル６の更新が行われる。このような動
作を繰り返し行うことによって、制御テーブル６に登録
される運転モードは、その条件での最適な運転モードと
なるので、これを用いることによって、熱エネルギー的
環境の変化に追随した制御が行われるようになる。

第３図はある時刻ｋで同一条件が発生した場合の制御
を例示し、時刻ｋにおいて選択された運転モードMkによ
って制御を行うことによって、次の時刻ｋ＋１におい
て、実線で示すように目標値Δtoに近い室温変化値Δtr
が得られたことが示されている。

〔実施例〕

第４図は本発明の一実施例を示すブロック構成図であ
る。第１図において示された各機能ブロックのうち、同
じ部分を同じ番号で示し、前回測定値記憶部3a,前回運
転モード記憶部3b,目標値演算部4a,変化値演算部4b,運
転モード選択部5,制御テーブル6,データ記憶部8,制御テ
ーブル評価部9,定数テーブル10は、マイクロプロセッサ
15とメモリ16およびメモリ16に格納された処理プログラ
ムによって構成されており、マイクロプロセッサ15と各
部はバス17を介して接続されている。

第５図はデータ記憶部８の構成例を示したものであっ
て、前回運転モードMi−1,前回変化値Δti,目標値t ro,
今回の運転モードMi,実行結果である今回の室温変化値
Δt riのデータが階層的構成をもって格納される。これ
らのデータは制御テーブル評価部９によって示される評
価プログラムによって評価され、評価結果によって制御
テーブル６に最適な運転モードが書き込まれる。

第６図は制御テーブル６の構成例を示したものであっ
て、制御テーブルは前回運転モードMi−1,前回変化値Δ
ti,目標値Δt roが与えられたとき、その目標値を実現
するために最適な運転状態を推奨運転モードMiとして登
録している。この推奨運転モードは、前述のように制御
テーブル評価プログラムによって更新される可変定数で
ある。

第７図は運転モード選択部５によって実行される運転
モード選択プログラムの例を示したものである。

まず今回測定された室温の値（今回値）と前回測定さ
れた室温の値（前回値）との差として、前回変化値Δti
を求め（ステップS1）、次に室温設定値と室温測定値
（今回値）とから定数テーブル10を参照して目標値Δt
roを求め（ステップS2）、さらに前回運転モードMi−１
を読み取り（ステップS3）、制御テーブル６を検索して
これら各条件と同一条件の制御テーブルを抽出し（ステ
ップS4）、抽出した制御テーブルに登録されている推奨
運転モードMiを制御出力部７へ出力する（ステップS
5）。

第８図は制御テーブル評価部９における制御テーブル
評価プログラムの例を示したものである。

制御テーブルの評価は第７図に示されたようにして前
回運転モードMi−1,前回変化値Δti,目標値Δt roによ
って制御テーブル６から選択された推奨運転モードMiに
よる制御実行結果Δt riをデータ記憶部８に記憶し（ス
テップS11）、全モードについてデータ記憶部８に既存
データがあるか否かをみて（ステップS12）、あれば目
標値に最も近い実行結果をもつ運転モードMiを抽出し
（ステップS13）、抽出した運転モードMiて制御テーブ
ル６を更新する（ステップS14）。なお既存データがな
いときは、未実行モードについて実行結果を推定して、
このモードを抽出する（ステップS15）。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、複数の運転モー
ドを記憶する制御テーブルから選択された運転モードに
よって空調機を制御する空調制御装置において、選択さ
れた運転モードによる制御の実行結果を測定して目標値
と照合して評価し、評価結果に基づいて制御テーブルの
内容を更新するようにしたので、室内の熱エネルギー的
特性が大幅に変化する場合にも、自動的に空調制御を最
適化することができ、従って効率的でかつ快適な空調環
境を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理的構成を示す図、 第２図は空調機における制御を示す図、 第３図は同一条件が発生した場合の制御を示す図、 第４図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、 第５図はデータ記憶部の構成例を示す図、 第６図は制御テーブルの構成例を示す図、 第７図は運転モード選択プログラムの例を示す図、 第８図は制御テーブル評価プログラムの例を示す図であ
る。 １……設定値入力部 ２……測定値入力部 3a……前回測定値記憶部 3b……前回運転モード記憶部 4a……目標値演算部 4b……変化値演算部 ５……運転モード選択部 ６……制御テーブル ７……制御出力部 ８……データ記憶部 ９……制御テーブル評価部 10……定数テーブル 15……マイクロプロセッサ 16……メモリ 17……バス

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】予め定められた運転モードに応じて周期的
   に空調機を制御する空調制御装置において、 前回制御時の運転モードと、前回制御時からの室温の変
   化を示す前回変化値と、室温設定値と室温測定値とから
   定められる室温変化の目標値との条件に対応して複数の
   運転モードを記憶する制御テーブル（６）と、 該条件に対応して各運転モード実行結果の室温変化値を
   保持してそれぞれの運転モード実行ごとに該変化値を更
   新するデータ記憶部（８）と、 該条件における目標値に最も近い室温変化値を与える運
   転モードを選択して前記制御テーブル（６）における対
   応する運転モードを更新する制御テーブル評価部（９）
   とを具え、 制御実行ごとに今回の該条件に応じて前記制御テーブル
   （６）から選択された運転モードによって空調機を制御
   することを特徴とする空調制御装置。